带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型

3.仿真模型

（1）主电路的建模和参数的设置

在矢量控制系统调速系统中，主电路是由直流电压源、逆变器及

交流电动机等组成。对于电流控制逆变器，可以采用电力电子模块组成中选取“Universal Bridge ”模块。具体的参数为：电动机选择：380V 、50Hz 、两对磁极

Ω=435.0s R mH L s 002.01= Ω=816.0r R mH L r 002.01=

mH L m 069.0= 219.0m kg J ⋅=

逆变器电源为510V

定子绕组自感mH L L L s m s 071.0002.0069.01=+=+= 转子绕组自感mH L L L r m r 071.0002.0069.01=+=+= 漏磁系数056.0/12=-=r s m L L L σ

转子时间常数087.0816.0/071.0/===r r r R L T 设置如图所示

（2）控制电路建模和参数的设置

①滞环脉冲发生器建模。滞环脉冲发生器作用是给定电流I A\、I B、I C 同输出电流I A\。、I B、I C相比较，电流偏差超过一定范围时，滞环脉冲发生器控制逆变器上（下）桥臂功率器动作，使得输出电流尽可能接近给定电流。为了保证同一桥臂上下轮流动作，上臂桥采用Relay模块，滞环宽度取12.为了加快仿真，下桥臂采用Data Type Conversion 、Logical Operator等模块组成。滞环脉冲发生器及封装后的子系统如图所示。

（a）滞环脉冲发生器的模型

Relay 的参数设置

（b ）滞环脉冲发生器封装后的子系统

图 滞环脉冲发生器模型及封装后的子系统 ②转子磁链模型。在建立转子磁链模型时，需要用坐标变换，但在MATLAB 模块库中， 没有两相静止坐标与两项旋转坐标的变换模块，只有三相坐标到两相坐标变换模块，通过角度是否变化确定了变换方式。在三相静止坐标到两相旋转坐标变换的数学模型为：

C3s/2r=

32

* 2

12

12

1

)120sin()

120sin(sin )

120cos()120cos(cos 0000+---+-θαθθθθ

(8)

但MATLAB 模块中三相坐标变换模块abc-dp0 Transformation 的数学模型为:

C3s/2r=

3

2 * 21

2121)120cos()120cos()cos()

120sin()120sin()sin(0000+-+-t t t t t t ωωωωωω (9) 从（8）（9）式中可以看出两者是差别的，因此不能直接应用MATLAB 中坐标变换模块。但如果把模块abc-dp0 Transformation 的旋转角度加上900，同时矩阵幅值乘以

2/3时，两者就完全相同。同样，两

相坐标变换到三相坐标，在应用dp0-abc Transformation 模块时角度和幅值上也应当进行适当的调整。

转子磁链模型及封装后子系统如下图所示：

（a ）电流变换与磁链观测模型

（b ）电流变换与磁链预测模型封装后子系统

图 电流变换与磁链观测模型及子系统

（3）矢量控制系统的仿真

在MATLAB 下作系统仿真模型，如图所示

系统仿真参数设置：仿真中所选的算法为ode23 tb,Start设为0，Stop设为3.0s。

ASR的设置：

ATR的参数设置：

ApsiR 的参数设置：

上限下限上限下限转速调节器 3.80.880-8075-75转矩调节器 4.51260-6060-60磁链调节器

1.8

100

15-1513-13

积分器限幅调节器输出限幅

调节器比例放大倍数积分器放大倍数

在给定转子为1400r/min ，空载启动，在0.6s 时家在60N .m ，系统

的仿真结果如图所示。期中图a--c 分别为电动机转速、电路、转矩的曲线，图d--f 分别为三个调节器的输出信号波形。在波形可以看到，在矢量控制下，转速上升平稳，加载后略有下家但很快就恢复。在0.35s 达到给定转速时和0.6s 加载时，系统调节器和电流、转矩都有相应的响应。